WO2018194112A1

WO2018194112A1 - 波動歯車減速機ユニット及びそれを備えた動力ユニット

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Publication number: WO2018194112A1
Application number: PCT/JP2018/016066
Authority: WO
Inventors: 智之大塚; 拓朗米村; 暉久夫岡村; 井上　仁
Original assignee: 日本電産シンポ株式会社
Priority date: 2017-04-20
Filing date: 2018-04-19
Publication date: 2018-10-25
Also published as: CN110537037B; TW201842723A; CN110537037A; TWI656714B; JP2018179252A

Abstract

波動歯車減速機ユニット２は、中心軸Ｘの軸線方向に沿って延びる筒状のケーシング１１と、環状の内歯歯車１５と、可撓性の環状の外歯歯車１４と、楕円状のカム１２と、可撓性軸受１３と、を備える。カム１２は、前記軸線方向における外歯歯車１４の他方側で且つ外歯歯車１４のうち外歯３１が設けられている部分の径方向内方に位置し、前記軸線方向におけるカム１２の一方側に、前記軸線方向における回転子６０の他方側が接続可能なカム側接続部１２ｆを有する。カム側接続部１２ｆは、前記軸線方向の一方側において他方側に向かって凹むとともに、前記軸線方向における回転子６０の他方側の少なくとも一部が収容され且つ該少なくとも一部が接続可能な凹部１２ｂを有する。

Description

波動歯車減速機ユニット及びそれを備えた動力ユニット

　本発明は、波動歯車減速機ユニット及びそれを備えた動力ユニットに関する。

　従来、電動機の回転軸の回転を減速して出力する減速機として、様々な構成の減速機が知られている。例えば特許文献１には、波動歯車機構を利用した減速機が開示されている。この波動歯車減速機は、楕円状のウェーブジェネレータと、可撓性のフレクスプラインと、サーキュラスプラインとを有する。前記フレクスプラインは、前記ウェーブジェネレータの外周に位置する軸受を介して接触するとともに、外周にスプライン状の歯を有する円形状である。前記サーキュラスプラインは、前記フレクスプラインの歯数よりも多いスプライン状の歯をリング状に有し、前記フレクスプラインの外周に噛み合って嵌合する。

　上述の波動歯車減速機では、例えば、前記ウェーブジェネレータに入力軸を接続し、前記サーキュラスプラインを固定し、前記フレクスプラインを出力軸に連結した場合、前記ウェーブジェネレータが時計方向に１回転すると、前記フレクスプラインが、反時計方向に、前記サーキュラスプラインとの歯数差分だけ回転する。一方、前記フレクスプラインを固定し、前記サーキュラスプラインを出力軸に連結した場合には、前記サーキュラスプラインが、前記フレクスプラインとの歯数差分だけ回転する。

　このように、上述の波動歯車減速機では、前記ウェーブジェネレータに入力された回転を、前記サーキュラスプラインと前記フレクスプラインとの歯数差によって減速して、前記フレクスプラインまたは前記サーキュラスプラインから出力する。

　特許文献１の図１には、波動歯車減速機が、駆動モータの回転軸に対して接続された構成が開示されている。図１の構成では、装置全体の重量が重くなるとともに、回転軸に波動歯車減速機を接続するカップリング部によって、装置全体の大きさが大きくなり且つ長さが長くなる。そのため、前記特許文献１に開示されている構成では、減速機と駆動モータとを一体化することにより、装置全体のコンパクト化を図っている。具体的には、前記特許文献１に開示されている構成では、駆動モータの回転子と、減速機のウェーブジェネレータとが一体で形成されている。

実開昭６０－１６６２６１号公報

　ところで、上述の特許文献１に開示されるように、減速機と駆動モータ（モータ）とを一体化する場合、専用の減速機及びモータを個別に設計する必要がある。そのため、要求されるモータの出力、減速比等に合わせて、都度、減速機及びモータを設計する必要があり、汎用性という点で問題がある。

　一方、上述の特許文献１の図１に示すように、別体のモータと減速機とを組み合わせる場合には、減速機の汎用性は確保できるものの、上述の特許文献１に記載されているように減速機及びモータを組み合わせることによって得られる装置が大型化する。

　本発明の目的は、波動歯車減速機ユニットにおいて、設計の自由度を確保しつつ、モータとコンパクトに組み合わせ可能な構成を実現することにある。

　本発明の一実施形態に係る波動歯車減速機ユニットは、中心軸を中心として回転する回転子と前記回転子に対向する固定子とを有するモータに対し、前記回転子に回転可能に接続される波動歯車減速機ユニットである。この波動歯車減速機ユニットは、前記中心軸の軸線方向に沿って延びる筒状のケーシングと、前記ケーシングの径方向内方に、前記ケーシングに対して相対回転可能に位置し、内周側に内歯を有する環状の内歯歯車と、前記内歯歯車の径方向内方に位置するとともに前記軸線方向の一方側が前記ケーシングに固定され、外周側に前記内歯と噛み合う外歯を有する、可撓性の環状の外歯歯車と、前記外歯歯車の径方向内方に位置するとともに前記軸線方向における前記回転子の他方側に接続され、前記回転子とともに回転する楕円状のカムと、前記外歯歯車と前記カムとの間に位置し、前記外歯歯車と前記カムとを相対回転可能に支持するとともに、前記回転子とともに回転する前記カムの回転に応じて前記外歯歯車を径方向外方に変形させる可撓性軸受と、を備える。前記カムは、前記軸線方向における前記カムの一方側に、前記軸線方向における前記回転子の他方側が接続可能なカム側接続部を有し、前記軸線方向における前記外歯歯車の他方側で且つ前記外歯歯車のうち前記外歯が設けられている部分の径方向内方に位置する。

　本発明の一実施形態に係る動力ユニットは、中心軸を中心として回転する回転子及び前記回転子に対向する固定子を有するモータと、波動歯車減速機ユニットとを備える。前記回転子は、前記中心軸の軸線方向に沿って延びて前記固定子を囲む筒部と、前記軸線方向の他方側に位置し、少なくとも一部が前記波動歯車減速機ユニットの前記カムの前記カム側接続部に接続される回転子側接続部と、を有する。

　本発明の一実施形態に係る波動歯車減速機ユニットによれば、設計の自由度を確保しつつ、モータとコンパクトに組み合わせ可能な構成を有する波動歯車減速機ユニットが得られる。

図１は、実施形態１に係る動力ユニットの概略構成を示す断面図である。図２は、モータユニットの概略構成を示す断面図である。図３は、波動歯車減速機ユニットの概略構成を示す断面図である。図４は、外歯歯車、内歯歯車及びカムを、軸線方向の一方側から見た図である。図５は、実施形態２に係る動力ユニットにおいて、モータユニットと波動歯車減速機ユニットとの接続部分を拡大して示す断面図である。図６は、実施形態３に係る動力ユニットにおいて、モータユニットと波動歯車減速機ユニットとの接続部分を拡大して示す断面図である。図７は、モータユニットの回転筒部の突出部と波動歯車減速機ユニットのカムとの接続部分を、軸線方向から見た図である。図８は、実施形態４に係る動力ユニットにおいて、モータユニットと波動歯車減速機ユニットとの接続部分を拡大して示す断面図である。図９は、実施形態５に係る動力ユニットにおいて、モータユニットと波動歯車減速機ユニットとの接続部分を拡大して示す断面図である。図１０は、実施形態６に係る動力ユニットにおいて、モータユニットと波動歯車減速機ユニットとの接続部分を拡大して示す断面図である。

　以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。なお、図中の同一または相当部分については同一の符号を付してその説明は繰り返さない。また、各図中の構成部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各構成部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。

　なお、以下の説明では、モータユニットの回転軸の中心軸と平行な方向を「軸線方向」または「高さ方向」、前記中心軸に直交する方向を「径方向」、前記中心軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称する。ただし、上記の「平行な方向」は略平行な方向も含むものとする。また、上記の「直交する方向」は略直交する方向も含むものとする。

　また、以下の説明において、「軸線方向の一方側」は、前記中心軸と平行な方向において、動力ユニットのモータユニット側を意味し、「軸線方向の他方側」は、前記中心軸と平行な方向において、動力ユニットの波動歯車減速機ユニット側を意味する。

　＜実施形態１＞
　（全体構成）
　図１に、本発明の実施形態１に係る波動歯車減速機ユニット２を含む動力ユニット１の概略構成を示す。動力ユニット１は、波動歯車減速機ユニット２と、モータユニット３とを備える。動力ユニット１は、モータユニット３の後述する回転軸５２の回転を、波動歯車減速機ユニット２によって減速して、出力する。動力ユニット１は、例えば、ロボットの関節や電動車いす等の車輪を駆動させる動力源として利用可能である。

　波動歯車減速機ユニット２及びモータユニット３は、それぞれ、円柱状である。動力ユニット１は、波動歯車減速機ユニット２とモータユニット３とをそれらの高さ方向（図１における上下方向）に重ねた状態で、それらの外周側が複数のボルト４によって接続されている。動力ユニット１は、全体として円柱状である。

　（モータユニット）
　図２に、モータユニット３の概略構成を示す。モータユニット３は、ラジアルギャップ型のブラシレスモータである。また、モータユニット３は、円筒状の固定子７０の径方向外方で回転子６０が回転する、いわゆるアウターロータタイプのモータである。

　図１及び図２に示すように、モータユニット３は、モータケーシング５１と、回転軸５２と、回転子６０と、固定子７０とを備える。

　モータケーシング５１は、中心軸Ｘが延びる方向（以下、軸線方向という）に延びる円柱状に形成されている。この中心軸Ｘは、回転軸５２の中心軸と一致する。モータケーシング５１は、モータケーシング側壁５１ａと、モータケーシング底部５１ｂと、フランジ部５１ｃとを有する。

　モータケーシング側壁５１ａは、前記軸線方向に延びる円筒状である。モータケーシング底部５１ｂは、前記軸線方向においてモータケーシング側壁５１ａの一方側を塞いでいる。フランジ部５１ｃは、前記軸線方向においてモータケーシング側壁５１ａの他方側の開口を囲む端部から、径方向外方に向かって延びている。すなわち、フランジ部５１ｃは、前記軸線方向においてモータケーシング側壁５１ａの他方側に位置する。フランジ部５１ｃは、後述するように、波動歯車減速機ユニット２にボルト４によって固定される。

　モータケーシング５１内に、回転子６０及び固定子７０が収容される。すなわち、モータケーシング５１は、回転子６０及び固定子７０を覆っている。モータケーシング側壁５１ａの内周面と回転子６０の後述する回転筒部６１との間には、軸受５３（モータ軸受）が配置される。すなわち、回転子６０の後述する回転筒部６１は、軸受５３によって、モータケーシング側壁５１ａの内周面に対して回転可能に支持される。モータケーシング底部５１ｂのモータケーシング５１の内方側には、回転軸５２を回転可能に支持するとともに固定子７０を支持する後述の支持部材５４が固定される。

　固定子７０は、円筒状の部材である。固定子７０は、円筒状の固定子コア７１と、固定子コア７１の図示しないティースに巻回された固定子コイル７２とを有する。固定子コア７１の内周面に対して、支持部材５４の一部が接続されている。

　支持部材５４は、モータケーシング底部５１ｂに固定され、固定子７０を支持する。また、支持部材５４の内部には、回転軸５２が収容される。具体的には、支持部材５４は、固定部５４ａと、固定子支持部５４ｂとを有する。

　固定部５４ａは、平板状であり、ボルト５５によってモータケーシング底部５１ｂに固定される。固定子支持部５４ｂは、前記軸線方向から見て固定部５４ａの中央部から、前記軸線方向に延びる円柱状である。固定子支持部５４ｂの外周面上に固定子７０の固定子コア７１の内周面が固定される。これにより、固定子７０は、支持部材５４によって、モータケーシング５１の内方でモータケーシング底部５１ｂに固定される。

　支持部材５４は、前記軸線方向から見て中央部に、固定部５４ａ及び固定子支持部５４ｂを前記軸線方向に貫通する回転軸貫通孔５４ｃを有する。この回転軸貫通孔５４ｃ内に、回転軸５２が回転可能に収容される。詳しくは、回転軸貫通孔５４ｃを構成する内周面と回転軸５２との間には、軸受５６，５７が位置する。これにより、回転軸５２は、軸受５６，５７によって、回転軸貫通孔５４ｃを構成する内周面に対して回転可能に支持される。

　回転子６０は、回転筒部６１と、ロータマグネット６５とを有する。

　回転筒部６１は、有底円筒状の部材である。回転筒部６１は、固定子７０の径方向外方に位置するとともに、固定子７０を前記軸線方向の他方側から覆っている。具体的には、回転筒部６１は、筒部６２と底部６３（回転子側接続部）とを有する。

　筒部６２は、前記軸線方向に延びる円筒状である。筒部６２は、固定子７０の径方向外方に位置する。これにより、固定子７０の径方向外側は、筒部６２によって覆われる。筒部６２の内周面上には、ロータマグネット６５が固定される。すなわち、径方向において、筒部６２と固定子７０との間には、ロータマグネット６５が位置する。固定子７０及びロータマグネット６５は、径方向に所定の隙間をあけて位置する。

　筒部６２は、前記軸線方向から見て、波動歯車減速機ユニット２の後述の可撓性軸受１３と重なる位置に位置する。

　筒部６２の外周面とモータケーシング側壁５１ａの内周面との間には軸受５３が位置する。これにより、筒部６２は、軸受５３によって、モータケーシング側壁５１ａに回転可能に支持される。

　すなわち、軸受５３は、モータケーシング５１と回転子６０との間に位置し、モータケーシング５１に対して回転子６０を回転可能に支持する。これにより、モータユニット３の回転子６０を、モータケーシング５１に対し、中心軸Ｘを中心としてより精度良く回転可能に支持できる。その結果、騒音や振動の少ない動力ユニット１を実現できる。

　底部６３は、前記軸線方向において、筒部６２の他方側を塞いでいる。底部６３には、前記軸線方向における回転軸５２の他方側の端部が、回転軸５２とともに回転可能に接続される。これにより、回転筒部６１は、回転軸５２とともに回転する。

　底部６３は、波動歯車減速機ユニット２の後述するカム１２に、複数のボルト５によって固定される第１突出部６３ａを有する。第１突出部６３ａは、底部６３において前記軸線方向の他方に突出する円柱状である。図１に示すように、モータユニット３と波動歯車減速機ユニット２とが組み合わされた状態で、第１突出部６３ａは、波動歯車減速機ユニット２の後述するカム１２の凹部１２ｂ内に位置する。第１突出部６３ａは、前記軸線方向の他方側の面に、ボルト５が締結される複数のねじ穴６３ｃを有する（図２参照）。

　これにより、カム１２に対して、回転筒部６１の第１突出部６３ａを位置決めできる。よって、モータユニット３の回転軸５２と波動歯車減速機ユニット２のカム１２とを位置決めできる。なお、複数のボルト５は、前記軸線方向から見て、回転軸５２を囲んで配置される。

　上述のように回転筒部６１と波動歯車減速機ユニット２の後述するカム１２とを固定することにより、回転筒部６１の回転を、波動歯車減速機ユニット２の後述するカム１２に伝達できる。しかも、回転筒部６１及びカム１２を、回転中心を合わせた状態で回転させることができる。

　なお、底部６３は、前記軸線方向から見て第１突出部６３ａの中央部分に、前記軸線方向の他方側に突出する第２突出部６３ｂを有する。第２突出部６３ｂは、図１に示すように、モータユニット３と波動歯車減速機ユニット２とが組み合わされた状態で、波動歯車減速機ユニット２の後述するカム１２の貫通孔１２ａ内に位置する。

　（波動歯車減速機ユニット）
　図３に、波動歯車減速機ユニット２の概略構成を示す。波動歯車減速機ユニット２は、高さ方向（図１及び図３における上下方向）よりも径方向（図１及び図３における左右方向）の寸法が大きい扁平状に形成されている。波動歯車減速機ユニット２は、モータユニット３の回転軸５２とともに回転するカム１２によって、外歯歯車１４に波動を与えることにより、外歯歯車１４または内歯歯車１５に、カム１２の回転を伝達する。

　具体的には、波動歯車減速機ユニット２は、ケーシング１１と、カム１２と、可撓性軸受１３と、外歯歯車１４と、内歯歯車１５と、クロスローラー軸受１６とを備える。

　ケーシング１１は、中心軸Ｘが延びる方向（以下、軸線方向という）に延びる円筒状である。この中心軸Ｘは、波動歯車減速機ユニット２がモータユニット３に取り付けられた状態で、モータユニット３の回転軸５２の中心軸Ｘと一致する。よって、前記軸線方向は、モータユニット３の中心軸Ｘの軸線方向と一致する。

　ケーシング１１には、ケーシング１１内を前記軸線方向に貫通するねじ穴１１ａが、周方向に複数、設けられている。ねじ穴１１ａには、モータユニット３と波動歯車減速機ユニット２とを接続するためのボルト４（図１参照）が挿入される。なお、ねじ穴１１ａは、後述するようにケーシング１１に対して前記軸線方向の一方側（モータユニット３側）に位置する外歯歯車１４の貫通孔１４ｄと繋がって、ボルト４の挿入孔を構成する。

　カム１２は、ケーシング１１の内方に配置されている。カム１２は、モータユニット３の回転筒部６１と接続され、回転筒部６１に接続された回転軸５２と一体で回転する。

　詳しくは、カム１２は、前記軸線方向から見て楕円状の板状部材である。カム１２は、その厚み方向が前記軸線方向と一致するように、ケーシング１１の内方に配置されている。カム１２は、カム１２を前記軸線方向に貫通する貫通孔１２ａを有する。図１に示すように、貫通孔１２ａ内には、モータユニット３と波動歯車減速機ユニット２とが組み合わされた状態で、モータユニット３の回転筒部６１における第１突出部６３ａから前記軸線方向の他方側に突出した第２突出部６３ｂが位置する。

　図３に示すように、カム１２は、前記軸線方向における一方側に、前記軸線方向における回転子６０の他方側が接続可能なカム側接続部１２ｆを有する。すなわち、カム１２は、カム側接続部１２ｆによって、回転子６０と接続される。

　カム側接続部１２ｆは、カム１２の貫通孔１２ａにおける前記軸線方向の一方側の開口部分に凹部１２ｂを有する。凹部１２ｂは、前記軸線方向から見て、例えば円形状である。凹部１２ｂは、凹部底面１２ｃと凹部側面１２ｄとを有する。モータユニット３と波動歯車減速機ユニット２とが組み合わされた状態で、凹部底面１２ｃには、モータユニット３の回転筒部６１における第１突出部６３ａのうち、前記軸線方向の他方側に位置する面が接触する。図１に示すように、モータユニット３と波動歯車減速機ユニット２とが組み合わされた状態で、凹部側面１２ｄには、モータユニット３の回転筒部６１における第１突出部６３ａの側面が接触する。

　上述の構成により、モータユニット３の回転筒部６１と波動歯車減速機ユニット２のカム１２とを位置決めできる。よって、波動歯車減速機ユニット２のカム１２に対してモータユニット３を精度良く位置決めすることができる。

　図３に示すように、カム１２は、貫通孔１２ａを囲んで、凹部１２ｂの凹部底面１２ｃを貫通する複数のボルト貫通孔１２ｅを有する。ボルト貫通孔１２ｅには、カム１２とモータユニット３の回転筒部６１の底部６３とを連結するボルト５が貫通する。カム１２のボルト貫通孔１２ｅを貫通するボルト５は、モータユニット３の回転筒部６１における底部６３のねじ穴６３ｃに締結される（図１参照）。すなわち、前記軸線方向におけるモータユニット３の回転子６０の他方側は、カム１２の凹部１２ｂ内に収容された状態で接続される。図１に示すように、カム１２とモータユニット３の回転筒部６１の底部６３とをボルト５によって連結することにより、カム１２は、モータユニット３の回転軸５２とともに回転する。したがって、カム１２は、前記軸線方向から見て、中心軸Ｘを中心に回転する。

　図３に示すように、カム１２は、径方向から見て、ケーシング１１に対し、前記軸線方向の他方側で且つ後述する外歯歯車１４のうち外歯３１が設けられている部分の径方向内方に位置する。これにより、ケーシング１１は、カム１２よりも前記軸線方向の一方側に空間Ｓを有する。波動歯車減速機ユニット２とモータユニット３とが接続された状態で、空間Ｓ内に、モータユニット３の回転筒部６１における前記軸線方向の他方側が位置する。

　また、特に図示しないが、カム１２は、後述の外歯歯車１４に対し、外歯３１が設けられている部分の径方向内方に位置する。これにより、カム１２がモータユニット３の回転軸５２とともに回転した際に、後述するように、カム１２の回転によって外歯歯車１４の外歯３１が内歯歯車１５の内歯３２に噛み合う。

　ケーシング１１の内方には、カム１２を囲むように、フランジ付きの円筒状に形成された外歯歯車１４及び円環状に形成された内歯歯車１５が配置されている。すなわち、カム１２の径方向外方には、外歯歯車１４が位置し、外歯歯車１４の径方向外方には内歯歯車１５が位置する。図４に、波動歯車減速機ユニット２を前記軸線方向の他方側から見た場合において、外歯歯車１４、内歯歯車１５及びカム１２の位置関係を示す。なお、図４では、ケーシング１１の記載を省略している。

　前記軸線方向から見て、カム１２と外歯歯車１４との間には、可撓性軸受１３が配置されている。可撓性軸受１３は、カム１２と外歯歯車１４との間に配置され、カム１２の回転に応じてカム１２の径方向に変位可能である。これにより、楕円状のカム１２が回転した際に、カム１２の長軸方向の端部が可撓性軸受１３を介して外歯歯車１４の内周側を径方向外方に向かって押す。すなわち、可撓性軸受１３は、外歯歯車１４とカム１２との間に位置し、外歯歯車１４とカム１２とを相対回転可能に支持するとともに、回転子６０とともに回転するカム１２の回転に応じて外歯歯車１４を径方向外方に変形させる。

　外歯歯車１４は、図１及び図３に示すように、可撓性を有する薄板によって構成されたフランジ付きの円筒状である。具体的には、外歯歯車１４は、カム１２を径方向外方から覆う円筒部１４ａと、円筒部１４ａにおける前記軸線方向の一方側に、径方向外方に向かって延びるフランジ部１４ｂとを有する。

　円筒部１４ａは、外周面に、周方向に一定のピッチで並んだ複数の外歯３１（図４参照）を有する。外歯３１は、円筒部１４ａの外周面に、前記軸線方向に延びている。円筒部１４ａは、その内周面がカム１２の外周に配置された可撓性軸受１３に接触する。これにより、楕円状のカム１２が回転することにより、カム１２の長軸方向の端部が、可撓性軸受１３を介して、円筒部１４ａに径方向に変形を生じさせる。このように、楕円状のカム１２が回転することにより、外歯歯車１４の円筒部１４ａに対して径方向に波動を与えることができる。

　フランジ部１４ｂは、前記軸線方向から見て円環状である。フランジ部１４ｂは、外周側に、外歯歯車１４の他の部分に比べて厚い厚肉部１４ｃを有する。厚肉部１４ｃは、厚み方向に貫通する貫通孔１４ｄを周方向に複数有する。貫通孔１４ｄは、外歯歯車１４の厚肉部１４ｃをケーシング１１における前記軸線方向の一方側に配置した状態で、ケーシング１１のねじ穴１１ａと繋がる。フランジ部１４ｂは、図１に示すように、貫通孔１４ｄ及びねじ穴１１ａに締結されるボルト４によって、ケーシング１１における前記線方向の一方側に固定される。

　なお、円筒部１４ａから径方向外方に突出するフランジ部１４ｂの長さは、上述のように円筒部１４ａがカム１２の回転によって押圧された場合に容易に変形可能な長さを有する。

　内歯歯車１５は、図４に示すように、円環状の部材であり、内周面に、周方向に一定のピッチで並んだ複数の内歯３２を有する。内歯３２は、内歯歯車１５の内周面に、前記軸線方向に延びている。内歯歯車１５は、カム１２、可撓性軸受１３及び外歯歯車１４の円筒部１４ａを、径方向外方から囲む位置に配置される。内歯歯車１５と外歯歯車１４とは、周方向の一部に所定の隙間をあけて配置される。これにより、外歯歯車１４がカム１２の長軸方向の端部によって径方向外方に押されて変形した場合に、内歯歯車１５の内歯３２が外歯歯車１４の外歯３１に噛み合う。

　なお、図３に示すように、内歯歯車１５には、前記軸線方向の一方側に、接続リング２０が固定される。この接続リング２０は、クロスローラー軸受１６を介してケーシング１１の内面によって回転可能に支持される。なお、接続リング２０は、内歯歯車１５に対して複数のボルト６によって固定される。クロスローラー軸受１６の構成は、一般的なクロスローラー軸受の構成と同様なので、詳しい説明を省略する。

　図４に示すように、内歯歯車１５の内歯３２の数は、外歯歯車１４の外歯３１の数よりも多い。このように外歯３１の歯数と内歯３２の歯数とが異なるため、カム１２の回転によって、外歯歯車１４を径方向に変形させて外歯歯車１４の外歯３１を内歯歯車１５の内歯３２に順に噛み合わせることにより、内歯歯車１５の回転速度を、カム１２の回転速度に対して減速させることができる。

　したがって、以上の構成により、モータユニット３の回転軸５２の回転を、波動歯車減速機ユニット２によって減速して、内歯歯車１５によって出力することができる。

　上述の構成により、モータユニット３と波動歯車減速機ユニット２とを、回転中心を合わせた状態で接続できる。よって、波動歯車減速機ユニット２は、モータユニット３と回転中心が一致した状態で回転する。換言すれば、モータユニット３の回転子６０と波動歯車減速機ユニット２のカム１２の凹部１２ｂとの取り合い部分を、回転子６０からカム１２に回転を伝達可能な構成にすればよい。よって、モータと波動歯車減速機とを単一の構成にする場合に比べて、波動歯車減速機ユニット２の設計自由度を向上できる。

　しかも、波動歯車減速機ユニット２は、カム１２よりも軸線方向の一方側に空間Ｓを有するとともに、カム１２は、軸線方向の一方側に凹部１２ｂを有する。そして、モータユニット３と波動歯車減速機ユニット２とが組み合わされた状態で、モータユニット３の一部が波動歯車減速機ユニット２の空間Ｓ内に位置し、モータユニット３の回転筒部６１の一部がカム１２の凹部１２ｂ内に位置する。これにより、モータユニット３と波動歯車減速機ユニット２とを接続して得られる動力ユニット１において、前記軸線方向のコンパクト化を図れる。

　また、以上の構成により、消費電力が低く且つ出力トルクが大きいアウターロータを用いたモータユニット３を、波動歯車減速機ユニット２に取り付けることができる。よって、低消費電力で出力トルクが大きい動力ユニット１が得られる。

　しかも、モータユニット３をアウターロータにすることにより、回転子６０は、波動歯車減速機ユニット２のカム１２の回転中心ではなく、カム１２の回転中心よりも径方向外周側に接続される。これにより、モータユニット３の芯振れが波動歯車減速機ユニット２に伝わりにくくなる。また、加工精度等によって、波動歯車減速機ユニット２のカム１２の回転中心及び回転子６０の回転中心が偏心していた場合でも、上述のようにモータユニット３をアウターロータにすることにより、カム１２と回転子６０とを回転可能に接続できる。

　さらに、モータユニット３における回転子６０の筒部６２は、前記軸線方向から見て、波動歯車減速機ユニット２の後述の可撓性軸受１３と重なる位置に位置する。よって、波動歯車減速機ユニット２がカム１２よりも前記軸線方向の一方側に有する空間Ｓを、効率良く利用できる。これにより、波動歯車減速機ユニット２に対してモータユニット３をよりコンパクトに配置できる。

　＜実施形態２＞
　図５に、実施形態２に係る動力ユニット１０１における波動歯車減速機ユニット１０２のカム１１２とモータユニット１０３の回転筒部１６１との接続部分を拡大して示す。実施形態２に係る動力ユニット１０１は、波動歯車減速機ユニット１０２のカム１１２とモータユニット１０３の回転筒部１６１との接続部分の構造が、実施形態１の動力ユニット１とは異なる。以下では、実施形態１と同様の構成については実施形態１と同一の符号を付して説明を省略し、実施形態１の構成と異なる部分についてのみ説明する。

　図５に示すように、波動歯車減速機ユニット１０２のカム１１２は、板状であり、軸線方向から見て中央部分に、前記軸線方向の一方側に突出する突出部１１２ａを有する。モータユニット１０３の回転筒部１６１の底部１６３（回転子側接続部）は、軸線方向から見て中央部分に、カム１１２の突出部１１２ａと開口部分の周縁部分で嵌合する貫通孔１６３ａを有する。

　回転筒部１６１の底部１６３は、貫通孔１６３ａの開口部分の周縁部分でカム１１２の突出部１１２ａと嵌合した状態で、溶接によって、カム１１２に固定される。これにより、カム１１２を、回転筒部１６１に対し、回転筒部１６１とともに回転可能に接続できる。本実施形態では、カム１１２において、突出部１１２ａの径方向外周側がカム側接続部である。

　なお、カム１１２の突出部１１２ａは、前記軸線方向から見て中央部分に、前記軸線方向に貫通する回転軸貫通孔１１２ｂを有する。この回転軸貫通孔１１２ｂ内にモータユニット１０３の回転軸５２が収容された状態で、回転軸５２はカム１１２に固定される。これにより、カム１１２は、回転軸５２とともに回転する。

　以上の構成により、モータユニット１０３及び波動歯車減速機ユニット１０２の各構成部品に寸法誤差等がある場合でも、モータユニット１０３の回転筒部１６１の底部１６３と、波動歯車減速機ユニット１０２のカム１１２とを接続できる。

　これにより、モータユニット１０３の回転筒部１６１の底部１６３と、波動歯車減速機ユニット１０２のカム１１２とを容易に接続できる。したがって、モータユニット１０３と波動歯車減速機ユニット１０２との接続部分で高い寸法精度が不要になるため、動力ユニット１０１の生産性を向上できる。

　＜実施形態３＞
　図６に、実施形態３に係る動力ユニット２０１における波動歯車減速機ユニット２０２のカム２１２とモータユニット２０３の回転筒部２６１との接続部分を拡大して示す。実施形態３に係る動力ユニット２０１は、波動歯車減速機ユニット２０２のカム２１２とモータユニット２０３の回転筒部２６１との接続部分の構造が、実施形態１の動力ユニット１とは異なる。以下では、実施形態１と同様の構成については実施形態１と同一の符号を付して説明を省略し、実施形態１の構成と異なる部分についてのみ説明する。

　図６に示すように、モータユニット２０３の回転筒部２６１は、底部２６３に、軸線方向の他方側に突出する歯車部２６３ａ（回転子側接続部）を有する。歯車部２６３ａは、底部２６３から前記軸線方向の他方側に柱状に突出し、側面に所定の間隔で並んだ複数のモータ側歯部２６３ｂを有する。

　図７は、カム２１２及び歯車部２６３ａを前記軸線方向から見た図である。図７に示すように、波動歯車減速機ユニット２０２のカム２１２は、モータユニット２０３の底部２６３の歯車部２６３ａを収容可能な歯車部貫通孔２１２ａを有する。歯車部貫通孔２１２ａを構成する内面は、モータユニット２０３の歯車部２６３ａの外面に沿った形状を有する。すなわち、歯車部貫通孔２１２ａは、前記軸線方向から見て歯車状である。カム２１２は、歯車部貫通孔２１２ａを構成する内面に、モータユニット２０３の歯車部２６３ａのモータ側歯部２６３ｂと噛み合うカム側歯部２１２ｂ（カム側接続部）を有する。

　なお、モータユニット２０３の回転筒部２６１の底部２６３は、前記軸線方向から見て中央部分に、前記軸線方向に貫通する回転軸貫通孔２６３ｃを有する。この回転軸貫通孔２６３ｃ内にモータユニット２０３の回転軸５２が収容された状態で、回転軸５２は回転筒部２６１に固定される。これにより、回転軸５２は、回転筒部２６１とともに回転する。

　以上の構成により、波動歯車減速機ユニット２０２のカム２１２を、モータユニット２０３の回転筒部２６１の底部２６３に対し、回転筒部２６１とともに回転可能に接続できる。

　モータユニット２０３の回転筒部２６１のモータ側歯部２６３ｂと、波動歯車減速機ユニット２０２のカム２１２のカム側歯部２１２ｂとによって、回転伝達部２８０が構成される。すなわち、動力ユニット２０１は、前記軸線方向における回転子２６０の他方側とカム２１２との接続部分に位置し、中心軸Ｘに対して直交する方向に変位可能で且つ回転子２６０の回転をカム２１２に伝達可能な回転伝達部２８０を有する。

　これにより、モータユニット２０３及び波動歯車減速機ユニット２０２の各構成部品に寸法誤差等がある場合でも、モータユニット２０３の回転筒部２６１の歯車部２６３ａと、波動歯車減速機ユニット２０２のカム２１２の歯車部貫通孔２１２ａとの間で、前記寸法誤差等を吸収できる。よって、上述の回転伝達部２８０を設けることにより、回転子２６０とカム２１２とが精度良く同心で接続されていない場合でも、中心軸Ｘを中心とした回転子２６０の回転に応じて、カム２１２を回転させることができる。

　また、カム２１２の歯車部貫通孔２１２ａ内に回転筒部２６１の歯車部２６３ａを挿入することによって、カム２１２と回転筒部２６１とを容易に回転可能に接続できる。したがって、モータユニット２０３と波動歯車減速機ユニット２０２との接続部分で高い寸法精度が不要になるため、動力ユニット２０１の生産性を向上できる。

　しかも、回転子２６０とカム２１２との接続部分に回転伝達部２８０を設けることによって、モータユニット２０３の芯振れが波動歯車減速機ユニット２０２に伝わることを抑制できる。

　＜実施形態４＞
　図８に、実施形態４に係る動力ユニット３０１における波動歯車減速機ユニット３０２のカム３１２とモータユニット３０３の回転筒部３６１との接続部分を拡大して示す。実施形態４に係る動力ユニット３０１は、波動歯車減速機ユニット３０２のカム３１２とモータユニット３０３の回転筒部３６１との接続部分の構造が、実施形態１の動力ユニット１とは異なる。以下では、実施形態１と同様の構成については実施形態１と同一の符号を付して説明を省略し、実施形態１の構成と異なる部分についてのみ説明する。

　図８に示すように、波動歯車減速機ユニット３０２のカム３１２（カム側接続部）は、オルダム継手３８０（回転伝達部）を介して、モータユニット３０３の回転筒部３６１の底部３６３（回転子側接続部）に接続される。オルダム継手３８０は、一般的なオルダム継手と同様の構成を有する。よって、オルダム継手３８０の詳細な構成の説明は省略する。

　なお、オルダム継手３８０が、前記軸線方向における回転子３６０の他方側とカム３１２との接続部分に位置し、中心軸Ｘに対して直交する方向に変位可能で且つ回転子３６０の回転をカム３１２に伝達可能な回転伝達部である。

　上述の構成により、カム３１２と回転筒部３６１との回転中心が一致していない状態でも、カム３１２の回転を回転筒部３６１に伝達できる。よって、カム３１２と回転筒部３６１とを容易に回転可能に接続できる。したがって、モータユニット３０３と波動歯車減速機ユニット３０２との接続部分で高い寸法精度が不要になるため、動力ユニット３０１の生産性を向上できる。

　しかも、回転子３６０とカム３１２との接続部分にオルダム継手３８０を設けることによって、モータユニット３０３の芯振れが波動歯車減速機ユニット３０２に伝わることを抑制できる。

　＜実施形態５＞
　図９に、実施形態５に係る動力ユニット４０１における波動歯車減速機ユニット２のカム１２とモータユニット４０３の回転筒部４６１との接続部分を拡大して示す。実施形態５に係る動力ユニット４０１は、波動歯車減速機ユニット２のカム１２とモータユニット４０３の回転筒部４６１との接続部分の構造が、実施形態１の動力ユニット１とは異なる。以下では、実施形態１と同様の構成については実施形態１と同一の符号を付して説明を省略し、実施形態１の構成と異なる部分についてのみ説明する。

　図９に示すように、モータユニット４０３の回転筒部４６１は、底部４６３（回転子側接続部）に、軸線方向の他方側に突出する突出部４６３ａを有する。突出部４６３ａは、モータユニット４０３と波動歯車減速機ユニット２とが組み合わされた状態で、波動歯車減速機ユニット２のカム１２の回転軸貫通孔１２ａ内に収容される。

　波動歯車減速機ユニット２のカム１２の凹部１２ｂ（カム側接続部）内には、弾性変形部材４８０が位置する。すなわち、波動歯車減速機ユニット２は、弾性変形部材４８０を有する。弾性変形部材４８０は、例えば、弾性変形可能な樹脂やゴムなどの材料によって円環状に構成される。弾性変形部材４８０には、回転筒部４６１の底部４６３とカム１２とを締結するボルト５が貫通する。すなわち、回転筒部４６１の底部４６３とカム１２とは、弾性変形部材４８０を介して接続される。

　なお、弾性変形部材４８０が、前記軸線方向における回転子４６０の他方側とカム１２との接続部分に位置し、中心軸Ｘに対して直交する方向に変位可能で且つ回転子４６０の回転をカム１２に伝達可能な回転伝達部である。

　モータユニット及び波動歯車減速機ユニットの各構成部品が寸法誤差等を有する場合、モータユニット及び波動歯車減速機ユニットをボルトによって締結できない場合がある。これに対し、本実施形態のように、モータユニット４０３の回転筒部４６１の底部４６３と波動歯車減速機ユニット２のカム１２との間に弾性変形部材４８０を配置することにより、前記寸法誤差等を、弾性変形部材４８０の弾性変形によって吸収できる。すなわち、モータユニット４０３及び波動歯車減速機ユニット２の各構成部品が寸法誤差等を有する場合でも、回転筒部４６１とカム１２とをボルト５によって接続できる。

　よって、モータユニット４０３及び波動歯車減速機ユニット２を容易に接続できる。したがって、モータユニット４０３と波動歯車減速機ユニット２との接続部分で高い寸法精度が不要になるため、動力ユニット４０１の生産性を向上できる。

　しかも、回転子４６０とカム１２との接続部分に弾性変形部材４８０を設けることによって、モータユニット４０３の芯振れが波動歯車減速機ユニット２に伝わることを抑制できる。

　＜実施形態６＞
　図１０に、実施形態６に係る動力ユニット５０１における波動歯車減速機ユニット５０２のカム５１２とモータユニット５０３の回転筒部５６１との接続部分を拡大して示す。実施形態６に係る動力ユニット５０１は、波動歯車減速機ユニット５０２のカム５１２とモータユニット５０３の回転筒部５６１との接続部分の構造が、実施形態１の動力ユニット１とは異なる。以下では、実施形態１と同様の構成については実施形態１と同一の符号を付して説明を省略し、実施形態１の構成と異なる部分についてのみ説明する。

　図１０に示すように、波動歯車減速機ユニット５０２のカム５１２は、板状であり、軸線方向から見て中央部分に、前記軸線方向の一方側に突出する突出部５１２ａを有する。モータユニット５０３の回転筒部５６１の底部５６３（回転子側接続部）は、軸線方向から見て中央部分に、カム５１２の突出部５１２ａと開口部分の周縁部分で嵌合する貫通孔５６３ａを有する。

　カム５１２及び回転筒部５６１の底部５６３には、それぞれ、ピン５８１が収容されるピン貫通孔５１２ｂ，５６３ｂを有する。カム５１２のピン貫通孔５１２ｂ（カム側接続部）を構成する内面とピン５８１との間には、ニードルローラーベアリング５８２が位置する。すなわち、ピン貫通孔５１２ｂの直径は、ピン５８１及びニードルローラーベアリング５８２を配置可能な直径である。

　これにより、モータユニット５０３の回転筒部５６１と波動歯車減速機ユニット５０２のカム５１２とを接続するピン５８１を、ニードルローラーベアリング５８２によって径方向に支持できる。よって、モータユニット５０３及び波動歯車減速機ユニット５０２の各構成部品が寸法誤差等を有する場合でも、ニードルローラーベアリング５８２を介して、カム５１２のピン貫通孔５１２ｂを構成する内面に対してピン５８１を支持できる。

　しかも、上述の構成により、ピン５８１によって、波動歯車減速機ユニット５０２のカム５１２を、モータユニット５０３の回転筒部５６１とともに回転可能に接続できる。

　なお、ピン５８１及びニードルローラーベアリング５８２によって、回転伝達部５８０が構成される。すなわち、動力ユニット５０１は、前記軸線方向における回転子５６０の他方側とカム５１２との接続部分に位置し、中心軸Ｘに対して直交する方向に変位可能で且つ回転子５６０の回転をカム５１２に伝達可能な回転伝達部５８０を有する。

　よって、本実施形態の構成により、モータユニット５０３及び波動歯車減速機ユニット５０２の各構成部品が寸法誤差等を有する場合でも、カム５１２を回転筒部５６１に対して回転筒部５６１とともに回転可能に接続できる。したがって、モータユニット５０３と波動歯車減速機ユニット５０２との接続部分で高い寸法精度が不要になるため、動力ユニットの生産性を向上できる。

　しかも、回転子５６０とカム５１２との接続部分に回転伝達部５８０を設けることによって、モータユニット５０３の芯振れが波動歯車減速機ユニット５０２に伝わることを抑制できる。

　（その他の実施形態）
　以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

　前記各実施形態では、回転子とカムとの接続部分の構造について説明した。しかしながら、回転子の回転をカムに伝達可能な構成であれば、上述の各実施形態の構成に限定されない。

　前記各実施形態では、モータユニットは、アウターロータタイプのモータである。しかしながら、モータユニットは、円筒状の固定子の内方を回転子が回転する、インナーロータタイプのモータであってもよい。

　前記各実施形態では、モータユニットは、ラジアルギャップ型のモータである。しかしながら、モータユニットは、アキシャルギャップ型のモータなど、他の構成を有するモータであってもよい。

　本出願は、２０１７年４月２０日に出願された日本特許出願である特願２０１７－８３６５１号に基づく優先権を主張し、当該日本特許出願に記載されたすべての記載内容を援用する。

　本発明は、モータユニットに取り付けられる波動歯車減速機ユニットに利用可能である。

１、１０１、２０１、３０１、４０１、５０１　動力ユニット
２、１０２、２０２、３０２、５０２　波動歯車減速機ユニット
３、１０３、２０３、３０３、４０３、５０３　モータユニット
１１　ケーシング
１２、１１２、２１２、３１２、５１２　カム
１２ａ　回転軸貫通孔
１２ｂ　凹部
１２ｃ　凹部底面
１２ｄ　凹部側面
１２ｆ　カム側接続部
１３　可撓性軸受
１４　外歯歯車
１５　内歯歯車
３１　外歯
３２　内歯
５１　モータケーシング
５１ａ　モータケーシング側壁
５１ｂ　モータケーシング底部
５２　回転軸
５３　軸受（モータ軸受）
６０、１６０、２６０、３６０、４６０、５６０　回転子
６１、１６１、２６１、３６１、４６１、５６１　回転筒部
６２　筒部
６３、１６３、２６３、３６３、４６３、５６３　底部（回転子側接続部）
６３ａ　第１突出部
６３ｂ　第２突出部
７０　固定子
１１２ａ　突出部
１６３ａ　貫通孔
２１２ａ　歯車部貫通孔
２１２ｂ　カム側歯部（カム側接続部）
２６３ａ　歯車部（回転子側接続部）
２６３ｂ　モータ側歯部
２８０、５８０　回転伝達部
３８０　オルダム継手（回転伝達部）
４８０　弾性変形部材（回転伝達部）
５１２ｂ　ピン貫通孔（カム側接続部）
５６３ｂ　ピン貫通孔
５８１　ピン
５８２　ニードルローラーベアリング
Ｘ　中心軸
Ｓ　空間

Claims

　中心軸を中心として回転する回転子と前記回転子に対向する固定子とを有するモータに対し、前記回転子に回転可能に接続される波動歯車減速機ユニットであって、
　前記中心軸の軸線方向に沿って延びる筒状のケーシングと、
　前記ケーシングの径方向内方に、前記ケーシングに対して相対回転可能に位置し、内周側に内歯を有する環状の内歯歯車と、
　前記内歯歯車の径方向内方に位置するとともに前記軸線方向の一方側が前記ケーシングに固定され、外周側に前記内歯と噛み合う外歯を有する、可撓性の環状の外歯歯車と、
　前記外歯歯車の径方向内方に位置するとともに前記軸線方向における前記回転子の他方側に接続され、前記回転子とともに回転する楕円状のカムと、
　前記外歯歯車と前記カムとの間に位置し、前記外歯歯車と前記カムとを相対回転可能に支持するとともに、前記回転子とともに回転する前記カムの回転に応じて前記外歯歯車を径方向外方に変形させる可撓性軸受と、
を備え、
　前記カムは、
　　前記軸線方向における前記カムの一方側に、前記軸線方向における前記回転子の他方側が接続可能なカム側接続部を有し、
　　前記軸線方向における前記外歯歯車の他方側で且つ前記外歯歯車のうち前記外歯が設けられている部分の径方向内方に位置する、波動歯車減速機ユニット。
　請求項１に記載の波動歯車減速機ユニットにおいて、
　前記カム側接続部は、前記軸線方向の一方側において他方側に向かって凹むとともに、前記軸線方向における前記回転子の他方側の少なくとも一部が収容され且つ該少なくとも一部が接続可能な凹部を有する、波動歯車減速機ユニット。
　請求項２に記載の波動歯車減速機ユニットにおいて、
　前記凹部は、
　　底面と、
　　前記底面から前記軸線方向の一方に向かって延びる側面と、
を有し、
　前記底面及び前記側面は、前記軸線方向における前記回転子の他方側の少なくとも一部に接触する、波動歯車減速機ユニット。
　請求項１に記載の波動歯車減速機ユニットにおいて、
　前記軸線方向における前記回転子の他方側と前記カムとの接続部分に位置し、前記中心軸に対して直交する方向に変位可能で且つ前記回転子の回転を前記カムに伝達可能な回転伝達部をさらに有する、波動歯車減速機ユニット。
　前記中心軸を中心として回転する前記回転子及び前記回転子に対向する前記固定子を有する前記モータと、請求項１から４のいずれか一つに記載の波動歯車減速機ユニットと、を備えた動力ユニットにおいて、
　前記回転子は、
　　前記中心軸の前記軸線方向に沿って延びて前記固定子を囲む筒部と、
　　前記軸線方向の他方側に位置し、少なくとも一部が前記波動歯車減速機ユニットの前記カムの前記カム側接続部に接続される回転子側接続部と、
を有する、動力ユニット。
　請求項５に記載の動力ユニットにおいて、
　前記回転子側接続部は、前記筒部から前記軸線方向の他方に突出し、前記カムの前記軸線方向の一方側に設けられた前記カム側接続部内に位置する突出部を有する、動力ユニット。
　請求項５または６に記載の動力ユニットにおいて、
　前記モータは、
　　内部に前記回転子及び前記固定子が収容されたモータケーシングと、
　　前記モータケーシングと前記回転子との間に位置し、前記モータケーシングに対して前記回転子を回転可能に支持するモータ軸受と、
をさらに有する、動力ユニット。
　請求項５から７のいずれか一つに記載の動力ユニットにおいて、
　前記筒部は、前記軸線方向から見て、前記可撓性軸受と重なる位置に位置する、動力ユニット。